约束 (数学)

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在数学中,约束是解决方案必须满足的优化问题的条件。有几种类型的约束——主要是等式约束、不等式约束和整数约束。满足所有约束条件的候选解集称为可行集。 在此示例中,第一行定义要最小化的函数(称为目标函数、损失函数或成本函数)。第二行和第三行定义了两个约束,第一个是不等式约束,第二个是等式约束。这两个约束是硬约束,即要求满足;他们定义了可行的候选解决方案集。 没有约束,解决方案将是(0,0),其中f(x…

约束(数学)

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在数学中,约束是解决方案必须满足的优化问题的条件。 有几种类型的约束——主要是等式约束、不等式约束和整数约束。 满足所有约束条件的候选解集称为可行集。

例子

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在此示例中,第一行定义要最小化的函数(称为目标函数、损失函数或成本函数)。 第二行和第三行定义了两个约束,第一个是不等式约束,第二个是等式约束。 这两个约束是硬约束,即要求满足; 他们定义了可行的候选解决方案集。

没有约束,解决方案将是 (0,0),其中 f ( x ) {dISPlaystyle f(mathbf {x} )} 具有最低值。 但是这个解决方案不满足约束条件。

术语

  • 如果不等式约束在最优点处成立且相等,则称该约束具有约束力,因为该点不能沿约束的方向变化,即使这样做会提高目标函数的值。</ 李>
  • 如果不等式约束在最优点处作为严格不等式成立(即不等式成立),则称该约束是非约束性的,因为该点可以在约束的方向上变化, 尽管这样做不是最佳选择。 在某些条件下,例如在凸优化中,如果约束是非约束性的,那么即使没有该约束,优化问题也会有相同的解。
  • 如果在给定点不满足约束,则称该点不可行。

硬约束和软约束

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如果问题要求满足约束条件,如上文所述,则约束条件有时称为硬约束条件。 然而,在一些称为灵活约束满足问题的问题中,优选但不要求满足某些约束; 这种非强制约束被称为软约束。 例如,软约束出现在基于偏好的规划中。 在 MAX-CSP 问题中,允许违反多个约束,解决方案的质量由满足约束的数量来衡量。

全局约束

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全局约束是代表多个变量的特定关系的约束。 其中一些约束,例如 alldifferent 约束,可以用更简单的语言重写原子约束的合取:alldifferent 约束对 n 个变量 x 1 成立。 . . x n {displaystyle x_{1}…x_{n}} ,如果变量取值是成对不同的,则满足。

约束 (数学)

其他全局约束扩展了约束框架的表现力。 在这种情况下,他们通常会捕获组合问题的典型结构。 例如,正则约束表示变量序列被确定性有限自动机接受。

全局约束用于简化约束满足问题的建模,扩展约束语言的表达能力,并改善约束解决方案:实际上,通过综合考虑变量,可以在求解过程中更早地看到不可行的情况。 许多全局约束都被引用到在线目录中。

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  1. 约束(数学)
  2. 例子
  3. 硬约束和软约束
  4. 全局约束

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